新型宽带圆极化阶梯介质谐振器天线及其设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114400448A(43)申请公布日2022.04.26(21)申请号202210087155.8G06F30/20(2020.01)(22)申请日2022.01.25(71)申请人青岛科技大学地址266000山东省青岛市崂山区松岭路99号(72)发明人张现军邱恒远孙绍华覃庆良秦浩华冯宇平王明甲游娜(74)专利代理机构青岛发思特专利商标代理有限公司37212代理人宫兆俭(51)Int.Cl.H01Q9/04(2006.01)H01Q1/00(2006.01)H01Q1/48(2006.01)H01Q1/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称新型宽带圆极化阶梯介质谐振器天线及其设计方法(57)摘要本发明涉及一种新型宽带圆极化阶梯介质谐振器天线及其设计方法，属于介质谐振器天线技术领域。本发明自下而上依次分为馈电条带、介质基板、开槽地板和阶梯形DR，馈电条带沿纵向铺设介质基板的背面，开槽地板为去除RP部分后保留的地板，沿开槽地板右侧边缘横向加工有槽缝，切角阶梯形DR包括位于地板上方的一阶DR、以及横跨槽缝的二阶DR，一阶DR的右上角设置有切割角度θ＝45°、切割长度为t的切角。本发明天线具有二阶DR结构并采用微带‑槽耦合馈电方式，通过优化微带线和切角的位置、尺寸等参数，在确保CPDRA结构简单且CP稳定性的条件下尽可能提高CP带宽。本发明可以广泛运用于介质谐振器天线技术领域。CN114400448ACN114400448A权利要求书1/2页1.一种新型宽带圆极化阶梯介质谐振器天线，自下而上依次分为馈电条带(1)、介质基板(2)、开槽地板(32)和切角阶梯形DR(4)，馈电条带(1)沿纵向铺设介质基板(2)的背面，开槽地板(32)为地板(3)去除(RP)部分(31)后保留的地板，其特征在于，沿开槽地板(32)右侧边缘横向加工有槽缝(33)，切角阶梯形DR(4)包括位于地板(3)上方的一阶DR(41)、以及横跨槽缝(33)的二阶DR(42)，一阶DR(41)的右上角设置有切割角度θ＝45°、切割长度为t的切角。2.根据权利要求1所述的新型宽带圆极化阶梯介质谐振器天线，其特征在于，所述馈电条带(1)的尺寸为Wf×L，距离开槽地板(32)一侧边缘为d4，特性阻抗为Z0＝50Ω。3.根据权利要求1或2所述的新型宽带圆极化阶梯介质谐振器天线，其特征在于，所述介质基板(2)的尺寸为W×L，厚度为hs；相对介电常数为εr1＝2.65，损耗角正切值为δ＝0.003。4.根据权利要求3所述的新型宽带圆极化阶梯介质谐振器天线，其特征在于，所述开槽地板(32)的尺寸为W×lg，RP部分(31)的尺寸为W×(L‑lg)，槽缝(33)的尺寸为ws×ls。5.根据权利要求4所述的新型宽带圆极化阶梯介质谐振器天线，其特征在于，所述切角阶梯形DR(4)分为两部分，即：一阶DR(41)，上底尺寸为ld1‑t，下底尺寸为ld1，宽度尺寸为wd1；二阶DR(42)，长边尺寸为ld1,短边尺寸为wd2；一阶DR(41)距离介质基板(2)左侧边缘为d1，自RP部分(31)边侧延伸至部分开槽地板(32)处，二阶DR(42)位于开槽地板(32)的槽缝(33)正上方，二阶DR与一阶DR沿纵向错开距离为d2。6.根据权利要求5所述的新型宽带圆极化阶梯介质谐振器天线，其特征在于，所述一阶DR(41)与二阶DR(42)均由同一方形DR加工而来，切角阶梯形DR(4)的长宽尺寸均为a。7.一种根据权利要求1至6任意一项所述的新型宽带圆极化阶梯介质谐振器天线的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：方形DR边长的计算：预先在地板(3)上设置有方形DR，在电磁场主模式的谐振频率、相对介电常数给定的情况下，通过介质波导模型的设计公式计算得到方形DR的边长a；S2：等效切角阶梯形DR(4)的获得：利用电介质模块和空气的加权平均相对介电常数公式，将方形DR初步调整为切角阶梯形DR(4)；S3：开槽切角阶梯形DR(4)的获得：包括如下小步：S31：沿切角阶梯形DR(4)下方去除地板(3)尺寸为L‑lg的部分，即：地板(3)尺寸为L、保留的开槽地板(32)尺寸lg，RP部分(31)尺寸为L‑lg；S32：沿RP部分(31)下缘向下d3处横向引入一个深度为ws、宽度为ls的槽缝(33)，以激发另一新的谐振频率；S33：切角阶梯形DR(4)以θ＝45°方向切角，切角尺寸为t，以获得更好的AR带宽；S34：与馈电条带(1)的特性阻抗相匹配，确定馈电条带(1)的位置参数d4和宽度参数Wf；S4：宽带圆极化DRA的设计：运用HFSS整体仿真优化，调节天线各个参数，使得天线的阻抗带宽、轴比带宽、方向图、天